BESTANDSAUFNAHME ANTHROPOGENE KLIMAÄNDERUNGEN

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BESTANDSAUFNAHME
ANTHROPOGENE KLIMAÄNDERUNGEN:
MÖGLICHE AUSWIRKUNGEN AUF ÖSTERREICH MÖGLICHE MASSNAHMEN IN ÖSTERREICH
ÖSTERREICHISCHE AKADEMIE DER WISSENSCHAFTEN
Kommission für die Reinhaltung der Luft
im Auftrag des
BUNDESMINISTERIUMS FÜR WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG
und des
BUNDESMINISTEERIUMS FÜR UMWELT, JUGEND UND FAMILIE
ISBN 3-85224-83-2
Eigentümer, Herausgeber, Verleger:
BmfWF, 1014 Wien, Minoritenplatz 5,
BmfUJF, 1030 Wien, Radetzkystraße 2
Gesamtherstellung:
MANZ, Wien 5
Wien, Februar 1992
MITGLIEDER DER KOMMISSION FÜR DIE REINHALTUNG DER LUFT
Univ.Prof.Dr. Othmar Preining
(Obmann)
Univ.Prof.DDr. Manfred Haider
(Stellvertreter)
Univ.Prof.Dr. Siegfried Bauer
Univ.Prof.Dr. Karl Burian
Univ.Prof.Dr. Viktor Gutmann
Univ.Prof.Dr. Albert Hackl
Univ.Prof.Dr. Gottfried Halbwachs
Univ.Prof.Dr. Helger Hauck
Univ.Doz.Dr. Helga Kolb
Institut für Experimentalphysik
Universität Wien
Institut für Umwelthygiene
Universität Wien
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Graz
Institut für Pflanzenphysiologie
Universität Wien
Institut für Anorganische Chemie
Technische Universität Wien
Institut für Verfahrenstechnik
Technische Universität Wien
Zentrum für Natur- und Umweltschutz
Universität für Bodenkultur, Wien
Institut für Umwelthygiene
Universität Wien
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Univ.Prof.Dr. Wolfgang Kummer
Institut für Theoretische Physik
Technische Universität Wien
Univ.Prof.Dr. Hanns Malissa
Institut für Analytische Chemie
Technische Universität Wien
Univ.Doz.Dr. Hans Puxbaum
Institut für Analytische Chemie
Technische Universiät Wien
Univ.Doz.Dr. Georg Reischl
Institut für Experimentalphysik
Universität Wien
Univ.Prof.Dr. Heinz Reuter
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Univ.Prof.Dr. Ferdinand Steinhauser
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Univ.Prof.Dr. Peter Steinhauser
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
VERZEICHNIS DER MITARBEITER
PROJEKTLEITUNG:
Univ.Doz.Dr. Helga Kolb
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
REDAKTION:
Univ.Prof.Dr. Gottfried Halbwachs
Univ.Prof.Dr. Helger Hauck
Univ.Doz.Dr. Helga Kolb
Univ.Doz.Dr. Georg Reischl
Zentrum für Natur- und Umweltschutz
Universität für Bodenkultur, Wien
Institut für Umwelthygiene
Universität Wien
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Institut für Experimentalphysik
Universität Wien
ARBEITSGRUPPEN:
Grundlagen/Klimamodelle:
Univ.Prof.Dr. Michael Hantel
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Dr.Thomas Haiden
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Klimareihen:
Dr. Emest Rudel
Zentralanstalt für Meteorologie und
Geodynamik
Dr. Inge Auer
Zentralanstalt für Meteorologie und
Geodynamik
Dr. Reinhard Böhm
Zentralanstalt für Meteorologie und
Geodynamik:
Univ.Prof.Dr. Inge Dirmhirn
Dr. Hans Mohnl
Institut für Meteorologie und Physik
Universität für Bodenkultur, Wien
Zentralanstalt für Meteorologie und
Geodynamik
Dr. Erich Putz
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Graz
Univ.Doz.Dr. Georg Skoda
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
Hdyrologie:
Univ.Prof.Dr. Michael Kuhn
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Innsbruck
Univ.Doz.Dr. H.P. Nachtnebel
Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie
und konstruktiven Wasserbau
Universität für Bodenkultur, Wien
Dr. Friedrich Obleitner
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Innsbruck
Dipl.Ing. Günther Reichel
Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie
und konstruktiven Wasserbau
Universität für Bodenkultur, Wien
Limnologie:
Univ.Prof.Dr. Martin Dokulil
Institut für Limnologie
Österreichische Akademie der
Wissenschaften
Univ.Doz.Dr. U.H. Humpesch
Institut für Limnologie
Österreichische Akademie der
Wissenschaften
Dr. Manfred Pöckl
Institut für Limnologie
Österreichische Akademie der
Wissenschaften
Univ.Doz.Dr. Roland Schmidt
Institut für Limnologie
Österreichische Akademie der
Wissenschaften
Vegetation:
Univ.Prof.Dr. Gottfried Halbwachs
Univ.Prof.Dr. Christian Körner
Dipl.Ing. Martin Kühnert
Zentrum für Natur- und Umweltschutz
Universität für Bodenkultur, Wien
Botanisches Institut
Universität Basel
Zentrum für Natur- und Umweltschutz
Universität für Bodenkultur, Wien
Univ.Prof.Dr. Harald Niklfeld
Botanisches Institut
Universität Wien
Mag. Susanne Peláez-Riedl
Botanisches Institut
Universität Basel
Mag. Walter Ruppert
Mag. Brigitte Schilcher
Zentrum für Natur- und Umweltschutz
Universität für Bodenkultur, Wien
Institut für Botanik
Universität Innsbruck
Humanaspekte:
Univ.Prof.Dr. Helger Hauck
Institut für Umwelthygiene
Universität Wien
Dr. Helmut Friza
Institut für Umwelthygiene
Universität Wien
Univ.Prof.DDr. Manfred Haider
Institut für Umwelthygiene
Universität Wien
Emissionen:
Univ.Prof.Dr. Albert Hackl
Institut für Verfahrenstechnik
Technische Universität Wien
Dipl.Ing. Ingrid Bauer
Institut für Verfahrenstechnik
Technische Universität Wien
Dr. Rudolf Orthofer
Dipl.Ing. Wolfgang Vitovec
Österreichisches Forschungszentrum
Seibersdorf
Institut für Verfahrenstechnik
Technische Universität Wien
Maßnahmen:
Dr. Ruth Baumann
Umweltbundesamt
Abteilung für Lufthygiene
Dr. Volker Fleischhacker
Österreichisches Institut für Raumplanung
Univ.Doz.Dr. Raimund Haberl
Institut für Wasservorsorge, Gewässergüte
und Fischereiwirtschaft
Universität für Bodenkultur
Univ.Doz.Dr. Georg Reischl
Institut für Experimentalphysik
Universität Wien
ADMINISTRATIVE BETREUUNG:
Helene Schurz
Institut für Meteorologie und Geophysik
Universität Wien
INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort
Executive Summary
1. Einleitung
2. Klimamodelle: Mögliche Aussagen für Österreich
2.1 Grundlagen
2.2 Modellergebnisse für Mitteleuropa
2.3 Mögliche Auswirkungen auf das Klima im alpinen Raum
2.4 Schlußfolgerungen
2.5 Literatur
3. Klimareihen: Analyse und Interpretation von Klimadaten
3.1 Allgemeines
3.2 Zeitreihen.
3.3 Forschungsbedarf
3.4 Literatur
4. Hydrologie: Auswirkungen von Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt Osterreichs
4.1 Einleitung
4.2 Methodik
4.3 Veränderung der wichtigsten Klimavariablen
4.4 Entwicklung des Abflusses
4.5 Änderungen im Bereich von Schnee und Eis
4.6 Schlußfolgerungen
4.7 Literatur
5. Limnologie: Auswirkungen geänderter Klimaverhältnisse auf die Ökologie von
Oberflächengewässer in Österreich
5.1 Einleitung und Problemstellung
5.2 Auswirkungen von Klimaänderungen auf österreichische Seen in der Vergangenheit
(Paläolimnologie)
5.3 Ökologische Langzeitwirkung geänderter Klimaverhältnisse auf österreichische
5.4 Zeitreihenanalyse der Oberflächentemperaturen ausgewählter österreichischer
Gewässer
5.5 Mögliche Auswirkungen einer Klimaänderung auf die Oberflächengewässer
5.6 Literatur
6. Wechselwirkungen zwischen Vegetation und Treibhauseffekt
6.1 Kohlenstoff-Bilanz Österreichs
6.2 Mögliche direkte und indirekte Auswirkungen erhöhter C02-Konzentrationen auf
die Vegetation Österreichs
7. Humanaspekte: Mögliche Auswirkungen anthropogener Klimaänderungen
auf die menschliche Gesundheit
7.1 Einleitung
7.2 Unmittelbare Auswirkung einer Erwärmung - Hitzestreß
7.3 Ausbreitung von Krankheitserregern und Vektoren
7.4 Änderung von charakteristischen Krankheitsperioden
7.5 Zunahme der UV - Einstrahlung
7.6 Probleme infolge der Bevölkerungsentwicklung
7.7 Psychische und psychosoziale Auswirkungen
7.8 Änderung der Lebensgewohnheiten
7.9 Zusammenfassung
7.10 Literatur
8. Emissionen von Treibhausgasen: Abschätzung für Österreich
8.1 Einleitung
8.2 Emissionen
8.3 Trend
8.4 Maßnahmen
8.5 Literatur
9. Maßnahmen: Minderung der Auswirkungen des Treibhauseffektes für Österreich
9.1 Allgemeines .
9.2 Strategien und Konzepte
9.3 Internationale und nationale Vorgaben für C02-Reduktionen
9.4 Beispiele zu Anpassungsmaßnahmen in Österreich
ANHANG
10. Forschungsbedarf
VORWORT
Schmerzhaft mußten wir in den letzten Jahren erkennen, daß neben den bisher als für den
Charakter unseres Klimas maßgeblich beschriebenen Kräften auch der Mensch die klimatischen
Verhältnisse, und zwar in einem für die derzeit bestehende Organismenwelt negativen Sinne, zu
beeinflussen vermag.
Die Belastung der Luft mit Emissionen schädigt nämlich nicht nur direkt die gesamte Lebewelt,
sie wirkt sich auch auf das globale Klima aus.
Zwar ist es im letzten Jahrzehnt gelungen, den Ausstoß von SO2 in erheblichem Ausmaß zu
reduzieren, trotzdem erscheint allzu großer Optimismus nicht angebracht. Die CO2-Emissionen
etwa, welche mit ca. 50% Anteil am anthropogenen Treibhauseffekt haben, steigen weiter an
und sind nur durch drastische Umkehr der Lebensgewohnheiten global entsprechend deutlich
zu reduzieren.
Die Bewältigung dieses Problems erfordert weltweite Strategien und internationale Kooperation. Die Dringlichkeit des Handlungsbedarfes wird u.a. durch die im Rahmen von UNCED 92
(United Nations Conference an Environment and Development) zu beschließende Klimakonvention unterstrichen.
Auch Österreich ist sich seiner Aufgabe bewußt. Als 1. Schritt hat sich die Bundesregierung gemäß den Empfehlungen der Konferenz von Toronto (Juni 1988) - verpflichtet, bis zum Jahr
2005 die CO2-Emissionen um 20%, bezogen auf das Jahr 1988, abzusenken, um einer drohenden globalen Erwärmung entgegenzuwirken. Ein Interministerielles Komitee zur Koordinierung
von Maßnahmen betreffend den Schutz des globalen Klimas" wurde zwecks Erarbeitung eines
nationalen Programmes ins Leben gerufen.
Zudem hat das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung einen Forschungsschwerpunkt "Umweltmeteorologie und atmosphärische Chemie" gesetzt.
Über Auswirkungen einer globalen Erwärmung auf regionale Verhältnisse ist derzeit wenig
bekannt. Angesichts des großen Risikos hat jedoch das Vorsorgeprinzip zu gelten. Es besteht
also die Verpflichtung, unverzüglich alle geeignet erscheinenden Maßnahmen zu setzen, um
etwaigen negativen Folgen vorzubeugen.
Grundlage für entsprechende weitere Vorgangsweisen und für eine Annäherung im Verständnis
für das vernetzte System Biosphäre ist jedoch eine möglichst genaue Erfassung des Datenmaterials zum Problemkreis Treibhauseffekt.
Aufgabe der vorliegenden Studie war es daher, diese Grundlage in einem interdisziplinären
Zusammenwirken von Klimatologen, Hydrologen, Limnologen, Botanikern, Medizinern,
Technikern, Meteorologen u.a. zu erarbeiten und den weiteren Forschungsbedarf aufzuzeigen.
Dies ist in hervorragender Weise gelungen.
Allen, die an dieser ersten Bestandsaufnahme mitgewirkt haben, sei daher an dieser Stelle aufrichtig gedankt.
Die vorliegende Kurzfassung der Forschungsergebnisse soll dem interessierten Leser einen
ersten Überblick über den Themenkomplex und die Situation in Österreich vermitteln.
Wissenschaftliche Details werden in der bei der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
erscheinenden Langfassung enthalten sein.
Dkfm. Ruth Feldgrill-Zankel,
Bundesminister für
Umwelt, Jugend und Familie
Vizekanzler Dr. Erhard Busek,
Bundesminister für
Wissenschaft und Forschung
VORWORT
Die Österreichische Akademie der Wissenschaften hat schon vor etwa drei Jahrzehnten erkannt,
daß der Erhaltung einer reinen und ungestörten Atmosphäre besondere Bedeutung zukommt
und die Kommission für Reinhaltung der Luft gegründet. Diese Kommission hat für Österreich
Initiativen gesetzt und Entscheidungsträger sowie einschlägige Ministerien auf die anstehenden
und auf zukünftig zu erwartenden Probleme hingewiesen. Aufgrund derartiger Informationen
erteilte "Aufträge" zur Erstellung von Luftqualitätskriterien wurden von der Kommission im
Rahmen von Verträgen zwischen den Ministerien und der Österreichischen Akademie der
Wissenschaften erfolgreich durchgeführt.
Weltweit und international sind heute drei miteinander verwobene Problemkreise in den
Brennpunkt des öffentlichen Interesses gerückt: Die anthropogene Klimabeeinflussung, der
Abbau des stratosphärischen Ozons und die Veränderung der Oxidationsfähigkeit der
Troposphäre.
Die Kommission für Reinhaltung der Luft hat in den vergangenen Jahren vor allem Beiträge zu
Fragen aus dem zuletzt genannten Problemkreis geleistet und Grundlagen für politische
Entscheidungen und gesetzliche Regelungen bereitgestellt.
Mit der dramatischen Erklärung von Toronto 1988 ist auf internationaler und nationaler Ebene
die Notwendigkeit politischer Maßnahmen zur Minderung der anthropogenen Klimabeeinflussung und zur Anpassung an die Folgen der klimatischen Veränderungen deutlich geworden.
Internationale Koordination und nationale Optimierung der Maßnahmen sind unerläßlich.
In Österreich müssen viele für die zielführende Gestaltung von Maßnahmen notwendige
Informationen erst erarbeitet werden. Andererseits ist Einiges an Wissen vorhanden, aber in der
derzeitigen Form nicht nutzbar. Wegen der vielen Facetten des Problemes und des notwendigerweise multidisziplinären Ansatzes gibt es keine a priori für Fragen der anthropogenen
Klimaänderungen und ihrer Auswirkungen "zuständige" wissenschaftliche Institution in
Österreich.
Vertrauend auf die nunmehr langjährige Erfahrung in interdisziplinärer Zusammenarbeit hat die
Kommission für Reinhaltung der Luft angeboten, zusammen mit nicht der Kommission
angehörenden Experten eine "Bestandsaufnahme Anthropogene Klimaänderungen: Mögliche
Auswirkungen auf Österreich - mögliche Maßnahmen in Osterreich" zu erstellen. Das Gewicht
sollte dabei, der Zusammensetzung der Kommission entsprechend, auf den naturwissenschaftlichen Aspekten liegen. Entsprechend der Rechtslage in Österreich wurde auf eine Behandlung
der Option "Kernenergie" als Ersatz für fossile Brennstoffe verzichtet, obgleich international
ein verstärkter Ausbau der Kernenergie, vor allem auch in außereuropäischen Ländern, ernstlich
in Erwägung gezogen wird. Ebenso wurden ökonomische, soziologische und politische Aspekte
vorerst nicht in die Überlegungen einbezogen.
Das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung hat dieses Angebot aufgegriffen, und
gemeinsam mit dem Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familie die Finanzierung
sichergestellt.
In eineinhalbjähriger Arbeit hat eine Gruppe von Wissenschaftern in Arbeitsgruppen Literatur
und Datenmaterial zusammengetragen und gesichtet, Möglichkeiten zur Übertragung allge-
meiner oder großräumiger Zusammenhänge auf den alpinen Raum erkundet und in einzelnen
Fällen beispielhaft erprobt. In den vielen, regelmäßig stattfindenden Plenarsitzungen wurde
über Probleme und Erkenntnisse der einzelnen Fachbereiche berichtet und über die Anforderungen der anderen an den eigenen Fachbereich diskutiert um ein möglichst vollständiges
Bild des vorhandenen, aber auch des fehlenden Wissens zu gewinnen.
Die im Rahmen der Projektarbeit geleistete wissenschaftliche Arbeit wird in Form von Beiträgen einzelner Untergruppen von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften
veröffentlicht.
Die Kurzfassungen der einzelnen Arbeitsgruppen wurden von G. Halbwachs, H. Hauck, H.
Kolb und G. Reischl überarbeitet, auf Konsistenz geprüft und zu dem vorliegenden einheitlichen Bericht zusammengefügt.
Am 5.7.1991 konnte der Bericht abgeschlossen und von der Kommission Reinhaltung der Luft
einstimmig verabschiedet werden.
Als Vertreter der Auftraggeber nahmen Frau Mag. Buzeczki-Busch, Frau Mag. Kovacic, Frau
Mag. Perle und Herr Dr. Smoliner für das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung
und Frau Mag. Christ für das Bundesministerium für Umwelt, Jugend und Familie an vielen der
Plenarsitzungen teil. Sie unterstützten die Arbeit mit Informationen aus nationalen und
internationalen Gremien und Hinweisen über die Art von Aussagen, die erzielt werden müssen,
um für politische Entscheidungen Relevanz haben zu können.
Durch die Teilnahme von Dipl.Ing.Dr. Kastner und Dipl.Ing. Camba wurde das Interesse des
Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft an der Arbeit dokumentiert.
Bei der administrativen Betreuung der Arbeit und der Erstellung der Reinschrift der Berichte
hat sich Frau Helene Schurz große Verdienste erworben.
Ihnen allen sei an dieser Stelle herzlich gedankt.
Wien, 1991.07.06
(O. Preining)
Obmann
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
1
EXECUTIVE SUMMARY
PROBLEMSTELLUNG
Die anthropogene Klimabeeinflussung ist zwar ein globales Problem, dennoch muß auch
Österreich Lösungen suchen, die seinen klimatischen, geographischen, wirtschaftlichen und
energetischen Besonderheiten Rechnung tragen. Dabei müssen einerseits emissionsmindernde
und andererseits Anpassungsmaßnahmen in Betracht gezogen werden.
Als Grundlage für diesbezügliche politische Entscheidungen wurde eine Bestandsaufnahme
erarbeitet, die den Stand des Wissens hinsichtlich der Auswirkungen des zusätzlichen, vom
Menschen verursachten Treibhauseffektes auf Klima, Hydrologie, Limnologie, Vegetation und
den Menschen in Österreich wiedergibt. Aufbauend auf einer Emissionsbilanz Österreichs
wurde ein Katalog möglicher Maßnahmen erarbeitet.
STAND DES WISSENS
Die Erdoberfläche und die Atmosphäre werden durch kurzwellige Sonnenstrahlung erwärmt.
Gleichzeitig strahlen sie jedoch Energie in Form von langwelliger Strahlung in den Weltraum
ab. Die Abstrahlungsenergie entspricht im globalen Jahresmittel der Energie der kurzwelligen
Sonnenstrahlung, die vom System Erde-Atmosphäre absorbiert wird. Eine wichtige Rolle für
die Oberflächentemperatur der Erde spielen dabei Wasserdampf, Kohlendioxid, Ozon und
andere Gase der Atmosphäre, die im kurzwelligen Strahlungsbereich relativ schwach, im
langwelligen jedoch stark absorbieren. Eine daraus folgende langwellige Rückstrahlung zur
Erdoberfläche wird als natürlicher Treibhauseffekt bezeichnet. Jede Veränderung dieses
Systems führt zu einer Erwärmung oder Abkühlung der Erde.
Seit Beginn der Industrialisierung ist die Konzentration einiger Treibhausgase stark angestiegen
und einige neue, sehr wirksame kamen dazu. Der Konzentrationsanstieg dieser Spurengase stellt
als anthropogener Treibhauseffekt eine Verstärkung des natürlichen und damit eine solche
Störung des Systems dar.
KLIMA
Zur Abschätzung möglicher Klimaänderungen durch den anthropogenen Treibhauseffekt stehen
verschiedene Methoden zur Verfügung, die alle mit großen Unsicherheiten behaftet sind. Als
am besten geeignet zum Studium der klimarelevanten Prozesse und möglicher Klimaszenarien
gelten physikalisch-mathematische globale Klimamodelle, insbesondere sogenannte general
circulation models (GCM).
Aufbauend auf den Ergebnissen solcher Modellberechnungen für die in der ersten Hälfte des
nächsten Jahrhunderts erwartete Verdoppelung der vorindustriellen CO2-Konzentration wurde
ein Klimaszenarium für Österreich als Basis für die Abschätzung weiterer Auswirkungen
ausgewählt: Anstieg der Temperatur mit Schwerpunkt im Winter (2° C im Mittel, 3° C im
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
2
Winter); Erhöhung der Niederschlagssumme im Winter (10-20%), Tendenz zur Abnahme im
Sommer; Abnahme der Zahl der Tage mit Schneebedeckung (10-20 Tage/ ° C und Jahr) in
Lagen bis 2500 m Höhe.1
Zunächst erhebt sich die Frage, ob sich die mittels Modellen berechneten Klimaänderungen
schon in den Klimadaten widerspiegeln.
Aus global gemittelten Temperaturkurven ergibt sich ein Temperaturanstieg von 0,5°C seit
1850. Österreich hat aufgrund seiner langen klimatologischen Tradition für einige Stationen
sehr lange Datenreihen, die weiter zurückreichen als die global gemittelten Reihen. Die
Temperaturkurve für Österreich, die 1775 beginnt, zeigt zwar ab 1850 einen ähnlichen Verlauf
wie die global gemittelten Kurven, davor jedoch gleich hohe Temperaturen wie sie derzeit
beobachtet werden. Das derzeitige Temperaturniveau bewegt sich daher noch innerhalb der
natürlichen Bandbreite des Klimas. Auch ein Anstieg der Kurzzeitvarianz oder eine Häufung
von extremen Temperaturen ist nicht beobachtbar.
Der Niederschlag weist keinen einheitlichen Trend in Österreich auf und ist noch nicht
flächendeckend untersucht. In den letzten 50 Jahren sind die Niederschlagsmengen im Westen
Österreichs jedoch eher gestiegen, im Osten eher gefallen.
Weder bei der Neuschneesumme, noch bei der Zahl der Tage mit Schneedecke ist an den Talund Tieflandstationen im Laufe der vergangenen 90 Jahre ein einheitlicher Trend zu erkennen.
Im Bergland sind die Verhältnisse in den einzelnen Höhenstufen und luv-lee-seitig sehr unterschiedlich.
Die Analyse der 30-jährigen Reihen der Globalstrahlung für Wien und Salzburg läßt keinen
Trend erkennen.
Die Tatsache, daß in den Klimadaten der letzten 200 Jahre keine dem Treibhauseffekt eindeutig
zuordenbaren Trends zu erkennen sind, steht nicht im Widerspruch zu den Modellvorhersagen
für das 21. Jahrhundert.
HYDROLOGIE
Auch für den Wasserkreislauf sagen Modelle spürbare Änderungen voraus: man muß davon
ausgehen, daß die geänderten Niederschlagsverhältnisse überproportionale Auswirkungen auf
den Abfluß haben werden. Infolge des geringeren Anteils des festen Niederschlags am
gesamten Niederschlag nimmt der winterliche Abfluß zu, der sommerliche ab. Wegen der
früheren Schneeschmelze könnten die Böden im Sommer trockener werden. Die geringere
Schneedecke begünstigt häufigeres Gefrieren der Böden im Winter. Infolge des Ansteigens der
Schneegrenze werden die österreichischen Gletscher kleiner werden, manche ganz verschwinden. Daraus ergibt sich eine Verschiebung des jahreszeitlichen Wasserangebots.
1
Diese Daten wurden durch Verknüpfung von Modellaussagen für Mitteleuropa mit
alpinen Temperatur- und Schneedeckenreihen gewonnen.
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
3
LIMNOLOGIE
Eine Lufttemperaturerhöhung von 2° C hat für tiefe Seen relativ geringe Bedeutung in Flachseen
(z.B. Neusiedlersee) erheblich stärkere Auswirkungen und beeinflußt am nachhaltigsten
Fließgewässer.
Aus einer Vielzahl von Einzeluntersuchungen über die Auswirkungen von Temperaturerhöhungen, Dichteänderungen, CO2-Zunahme, etc. auf Oberflächengewässer und darin lebende
Wassertiere läßt sich abschätzen, daß mit einer teilweise geänderten Artenzusammensetzung
und größerer Biomasse bestimmter Organismen zu rechnen ist. Von besonderer Bedeutung
können Entkoppelungen von Nahrungsketten sein.
In sehr kalkreichen Gewässern besteht bei Zunahme der Kalkfällung infolge erhöhter Photosynthese im Uferbereich die Gefahr der Verkarstung. Die geringere Löslichkeit des Sauerstoffs
bei höherer Temperatur wird überall dort zu Problemen führen, wo bereits jetzt Sauerstoffmangel besteht, z.B. in der Umgebung von Abwassereinleitungen. Ein positiver Effekt erhöhten
CO2-Gehalts der Luft kann sich in Gewässern auf silikatischem Untergrund ergeben, vor allem
im Hochgebirge, im Wald- und Mühlviertel.
Es ist zu erwarten, daß Arten wie z.B. Saibling und Bachforelle durch Temperaturerhöhung
zumindest stark dezimiert werden, andere Formen wie z.B. einige Karpfenarten ihr Verbreitungsareal aber vergrößern können. Die meisten Wassertierarten werden mit der langsamen
Erwärmung schritthalten und sich genetisch an diese anpassen können.
Zahlreiche der in Österreich vorkommenden Wasserpflanzen, die bereits jetzt zu den gefährdeten Arten zählen (z.B. verschiedene Teich- und Seerosenarten, sowie Rot- und Braunalgen),
könnten bei einem Ansteigen der Wassertemperatur gänzlich verschwinden bzw. durch andere,
wärmeliebende Arten ersetzt werden.
VEGETATION
Innerhalb der Vegetation stellen insbesondere die Wälder und ihre Böden im Rahmen des
globalen Kohlenstoffkreislaufes einen gewaltigen Kohlenstoffspeicher dar. Die für Österreich
erstellte Kohlenstoffbilanz zeigt, daß zwei Drittel des nicht fossilen Kohlenstoffes (1,2 Mrd. t
C) im Humus der Böden enthalten ist, und etwa ein Drittel auf die Vegetation selbst entfällt.
Die Wälder, die knapp die Hälfte der Landesfläche Österreichs bedecken, enthalten
einschließlich ihrer Böden 75 % des gesamten Kohlenstoffvorrates. Allein in Waldbäumen sind
90 % des in Pflanzen gespeicherten Kohlenstoffes; der Vorrat in Ackerpflanzen ist
demgegenüber bedeutungslos. Der gesamte Kohlenstoffvorrat Österreichs in der Vegetation
einschließlich der Bodenhumus entspricht dem rund 80-fachen des jährlichen Verbrauchs an
fossilem Kohlenstoff. Würde der jährliche Holzertrag der Wälder Österreichs unter
Berücksichtigung der Waldschäden ausschließlich zur Substitution von fossilen Energiequellen
verwendet, so könnte die CO2-Emission theoretisch um ca. 15% vermindert werden.
Intensivere Waldnutzung und Neuaufforstungen könnten in den nächsten Jahren höchstens ein
4
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
Anteil von 5 bis 15 % der jährlichen fossilen Kohlenstoffemission kompensieren. Da jedoch
langfristig der Wald auf Null bilanziert, kann Aufforstung nur einen Aufschub der Emission
bedeuten. Ein solcher ist auch durch geeignete Nutzung des Holzes erzielbar. Eine andauernde
Wirkung kann nur durch Ersatz fossiler Brennstoffe durch Biomasse erreicht werden, was
jedoch aus technologischen und Umweltschutzgründen nur in sehr begrenztem Ausmaß möglich
ist.
Der CO2-Anstieg in der Atmosphäre könnte direkte und indirekte Wirkungen auf die Vegetation
Österreichs ausüben, und zwar in mehrfacher Hinsicht:
Als direkte folgen einer gesteigerten CO2-Konzentration wären z.B. höhere Photosyntheseraten
und eine bessere Wassernutzungs- und Stickstoffnutzungseffizienz zahlreicher Pflanzenarten zu
erwarten.
Unter den indirekten Wirkungen sind alle Konsequenzen für die Vegetation im Zusammenhang
mit der prognostizierten Klimaänderung zu verstehen. eine Änderung der Temperatur- (und
Niederschlags-)verhältnisse könnte einerseits das Wachstum der Pflanzen und damit deren
räumliche Verteilung, andererseits auch die Intensitäten und Streßmuster verschiedener
abiotischer und biotischer Streßfaktoren beeinflussen, was wieder die Vegetation beträfe.
Durch ein rasches Ansteigen der Jahresmitteltemperatur (JMT) um 2 K könnte es z.B. im
gesamten Alpenvorland und in den submontanen Gebieten der Randalpen, die derzeit JMT
zwischen 8° und 9°C aufweisen, zu einem großflächigen Absterben der dort dominierenden
Fichtenforste kommen, weil die Fichte in ihrer ökologischen Amplitude neben einem
Niederschlagsminimum zwischen 500 und 600 mm durch eine Obergrenze der JMT von 9°C
limitiert ist.
In den trockensten Gebieten Österreichs im pannonischen Raum (Weinviertel, Marchfeld) ist
eine weitere Ausdehnung der Waldsteppe zu erwarten. Ob die infolge der höheren
Temperaturen gesteigerte Evapotranspiration durch die oben beschriebenen direkten Folgen
kompensiert werden kann, erscheint fraglich.
MENSCH
Durch eine Änderung der klimatischen Situation sind direkte und indirekte Auswirkungen
sowohl auf die Gesundheit und das Wohlergehen des einzelnen Menschen als auch der ganzen
Bevölkerung zu erwarten.
Direkte Auswirkungen. einer Temperaturerhöhung liegen vor allem in einer Zunahme des
Hitzestresses und, bei Überschreiten bestimmter Grenzen, einer Zunahme der Häufigkeit von
Krankheits- und Todesfällen.
Bei einer Temperaturerhöhung sind zwar Veränderungen der Verbreitungsgebiete von Krankheitserregem und deren Überträgern sowie Verschiebungen von charakteristischen Krankheitsperioden zu erwarten, sie sollten aufgrund der hygienischen Verhältnisse in Österreich aber
keine nennenswerten Folgen haben.
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
5
Österreich könnte von der verstärkten Migration jener Völker betroffen sein, deren Lebensgrundlagen durch Klimaänderungen verschlechtert werden. Dies wird neben wirtschaftlichen
Problemen auch psychische und soziale mit sich bringen. Streßsituationen könnten auch durch
den möglicherweise notwendigen Wandel der Lebensgewohnheiten ausgelöst werden.
EMISSION VON TREIBHAUSGASEN UND MÖGLICHE MASSNAHMEN
EMISSION
Nahezu die Hälfte von Österreichs Beitrag zum anthropogenen Treibhauseffekt ging 1988 auf
CO2 zurück, etwas mehr als ein Viertel auf Methan, ein Fünftel auf Halogenkohlenwasserstoffe
und zwei Hundertstel auf Distickstoffoxid.
Während bei den Kohlendioxid-Emissionen in der letzten Dekade nahezu Stagnation eingetreten ist, sind die Methan-Emissionen um 11% und die Distickstoffoxid-Emissionen um 19%
angestiegen. Bei den Halogenkohlenwasserstoffen war eine Abnahme der Emissionen um 20%
zu beobachten; infolge des Ersatzes verbotener, ozonzerstörender Halogenkohlenwasserstoffe
durch andere, allerdings klimawirksamere hat die Treibhauswirkung aber nur um 5%
abgenommen.
Auch Österreich muß sich an den weltweit erforderlichen emissionsmindernden Maßnahmen
beteiligen. Für CO2 gibt es eine Zielvorgabe der österreichischen Bundesregierung, die sich an
die Empfehlung der Konferenz von Toronto anlehnt und bis zum Jahr 2005 eine
Emissionsreduktion um 20 % , bezogen auf das Jahr 1988, vorsieht.
Für die anderen Treibhausgase fehlen analoge Absichtserklärungen. Zum Schutz der
stratosphärischen Ozonschicht wurden auch in Österreich Produktions- und
Verwendungsverbote einzelner Halogenkohlenwasserstoffverbindungen erlassen. Um die oben
erwähnte Substitution der ozonzerstörenden Substanzen durch klimabeeinflussende zu
verhindern, sind weitere Regelungen erforderlich.
MASSNAHMEN
Der Katalog an möglichen ursachenbezogenen, d.h. emissionsmindernden Maßnahmen ist
umfangreich und erstreckt sich von rein technologischen Eingriffen über organisatorische
Maßnahmen bis hin zu Änderungen in der Einstellung und Verhalten der Menschen. Es besteht
auch international weitgehend Übereinstimmung, daß Schwerpunkte dieses Kataloges die
Erhöhung des Energienutzungsgrades, Energiesparmaßnahmen und emissionsarme
Energieumwandlungsverfahren darstellen.
Eine Klimaänderung im angenommenen Ausmaß wird in Österreich Anpassungsmaßnahmen in
Land- und Forstwirtschaft, Fremdenverkehr, Wasser- und Energiewirtschaft, Straßen- und
Siedlungsbau, usw. notwendig machen. Drastisches Beispiel dafür ist der Wintertourismus.
Änderungen der touristischen Angebotsprofile würden dann unerläßlich sein. Für einen in
seiner Struktur geänderten Tourismus könnte die Klimaänderung auch positive Auswirkungen
6
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
haben.
Die Erarbeitung konkreter Strategien und Konzepte zur Umsetzung von Maßnahmen unter
Berücksichtigung der relativen Wirksamkeit, der Nebeneffekte, der Kosten, des Zeitrahmens,
der politischen Durchsetzbarkeit, u.s.w. ist aufwendig, aber unerläßlich. Viele der Maßnahmen
haben außer der Reduktion klimarelevanter Spurengase auch andere positive Effekte, die allein
schon ihre Realisierung unabhängig von ihrem Beitrag zur Klimaproblematik rechtfertigen (z.B.
Verbesserung der Luftqualität im menschlichen Lebensraum). Die meisten Maßnahmen haben
aber auch zusätzlich negative Nebeneffekte, sodaß keinesfalls auf eine umfassende Beurteilung
der Auswirkungen verzichtet werden kann.
FORSCHUNGSBEDARF
Der internationale Stand des Wissens bezüglich grundlegender Zusammenhänge in der
Klimaproblematik weist noch substantielle Lücken auf. Darüber hinaus ist die Übertragbarkeit
allgemeiner Erkenntnisse auf die spezifisch österreichischen Verhältnisse nicht ohne weiteres
möglich. Das Fehlen von Arbeiten und Arbeitsgruppen, die sich mit der Umsetzung globaler
Zusammenhänge auf Österreich beschäftigen, ist ein Hinweis auf dringenden Forschungsbedarf.
So konnte z.B. wegen der Überlastung der wenigen Fachleute in Österreich die an sich sehr
wichtige Frage des chemischen Klimas nicht behandelt werden. Ähnlich ist die Situation
hinsichtlich der Raumordnung.
Gemeinsam ist den einzelnen Fachbereichen, daß zwar sektorale Kenntnisse vorliegen, zu
übergeordneten Zusammenhängen jedoch Informationen weitgehend fehlen; dies bedeutet
allerdings nicht, daß nicht auch sektoral Forschungsbedarf gegeben ist.
Die Arbeit an der vorliegenden Studie hat gezeigt, daß multidisziplinäre Forschung, wie sie die
Klimaproblematik in hohem Grade erfordert, derzeit nur schwer realisierbar ist, da die Tradition
auf breiter Basis fehlt, und die notwendige Infrastruktur an den österreichischen
Forschungsstätten mangelhaft ist. Um die notwendige Klimaforschung zu realisieren wird auch
Flexibilität in der Forschungsadministration erforderlich sein, um auf die sich ständig
ändernden Anforderungen rasch reagieren zu können. Auch der internationalen
Zusammenarbeit wird ein hoher Stellenwert zukommen, dem in geeigneter Form Rechnung zu
tragen sein wird.
Es sind daher neben finanziellen auch strukturelle Probleme zu lösen.
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
7
EXECUTIVE SUMMARY
Anthropogenic climate change is a global problem, but nevertheless Austria must develop
response strategies suited to its specific climatic, geographic, economic and energy situation.
As a basis for political decisions a status report an scientific knowledge concerning expected
climate change in the alpine region and its effects an the hydrological cycle, limnology,
vegetation and human beings is presented. An inventory of Austrias greenhouse gas emissions
and a catalogue of possible response strategies is included.
STATE OF THE ART
Earth and the Atmosphere heated by short-wave solar radiation emit long-wave radiation into
space. On a long term basis, these two fluxes of energy are balanced, thus keeping the surface
temperature of the earth constant. Within this system greenhouse gases as water vapour, carbon
dioxide, ozone etc. distinctly affected surface temperature of the earth since they let pass shortwave radiation readily while absorbing quite effectively within the long-wave range of the
spectrum. The enhanced back radiation from the atmosphere to the earth's surface causes the
natural greenhouse effect. Any change in the radiation balance of earth and atmosphere leads to
temperature changes.
Since the beginning of industrialization the concentration of some natural greenhouse gases has
increased and new, very effective species have been added; this enhancement of the greenhouse
effect due to human activities is called anthropogenic greenhouse effect.
CLIMATE
Out of several methods used to predict the consequences of the enhancement of the green house
effect an climate, general circulation models (GCM) prove to be the most valuable tool, in spite
of the fact that they have their uncertainties, too.
Assuming a doubling of the pre-industrial CO2-level, to be reached within the first half of the
21st century, a climate scenario for Austria was developed using the results of GCMs: A
temperature increase of 2°C in the annual mean, 3°C in winter; an increase in precipitation in
winter (10-20%), tendency of a decrease in summer; reduction of the number of days with
snowcover (10 - 20 days/° C and year) in elevations up to 2500 m.1
Temperature observations in Austria do not yet show signs of this increase: whereas a rising
temperature trend similar to that of the global mean can be observed since 1850, older records
going back to 1775 show about the same levels as today. This means that observed temperature
changes are still within the natural variation. Short time variability does not show any
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These values were obtained by a combination of model results for central Europe with
alpine temperature and snowcover data of the past.
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Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
significant change. Extremes of temperature also do not occur more frequently.
Precipitation is much more variable than temperature; no uniform trend exists in Austria.
During the last 50 years however there seems to be an increase in precipitation in the west and
a decrease in the east of the country.
For the last 90 years no trend could be identified concerning the number of days with
snowcover and the yearly sum of new snow in the valleys and lower altitude regions. 30 years
of global radiation measurements at Vienna and Salzburg also show no trend.
It has to be noted, that the lack of evidence for climatic changes due to the anthropogenic
greenhouse effect does not contradict model derived predictions for the 21 st century.
Obviously it is difficult to detect small systematic changes in the noise of natural variability.
HYDROLOGY
Model predictions for the water cycle indicate considerable changes: modifications of
precipitation will highly influence run-off. The diminished contribution of snow to the total
winter precipitation leads to an additional increase of runoff in winter and decrease in summer.
Earlier onset of snowmelt could cause a shift towards more arid soils. Reduced snow cover will
also promote freezing of soil during wintertime. Because of the ascending snow line, glaciers in
Austria will diminish and partly vanish, thus changing the seasonal water supply.
LIMNOLOGY
A temperature increase of 2° C will mainly affect running waters; shallow lakes (e.g.
Neusiedlersee) will be less influenced and deep lakes barley affected.
Many investigations concerning the effects of temperature increase, density changes, carbon
dioxide increase etc. an surface waters and their fauna show that the diversity of species and
their biomass will change. Decoupling of food chains might be of considerable importance.
Littoral areas of limy waters could turn into karstic formations because of increased
photosynthesis and subsequent pH-shift. Decreasing oxygen solubility will become a problem
especially in anaerobic water regions e.g. in the vicinity of sewage outlets. Increase in
tropospheric carbon dioxide concentrations might improve the present situation in waters
located in silicotic areas, e.g. the high Alpine regions, Wald- and Mühlviertel.
A decline of some species like char and brown trout has to be expected, others like carps will
become more dominant. In general most aquatic species will be able to adapt.
Various water plants which are already endangered in Austria at present, like water lilies and
red and brown algae, could vanish completely or be replaced by other thermophil varieties.
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
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VEGETATION
Within vegetation especially woodlands represent a huge carbon pool in the global carbon
cycle. The carbon balance of Austria reveals that the humus layer of soils contains two thirds of
non fossil carbon (1.2 billion tons) while one third is allotted to vegetation. Almost half of the
Austrian territory is covered with forests, containing 75% of Austria s total carbon reservoir in
trees and soils. Forest trees contain 90% of the entire carbon stored in vegetation whereas the
carbon pool in agricultural crops is of comparatively little significance. In Austria the total
carbon accumulated in vegetation and humus soils is eighty times higher than the yearly output
of fossil carbon released by combustion processes.
Only 5 to 15% of the yearly emission of carbon dioxide could be compensated by new
afforestations. As over long periods forests have a zero balance with regard to carbon dioxide
afforestation, only can have retarding effects. This may also be achieved by an appropriate use
of the raw material wood. A permanent contribution to CO2 reduction is only possible in
replacing fossil fuels by biomass.
MAN
Health and well-being of the individual and of the total population may be directly affected by
climatic changes and also by secondary effects.
Increase in temperature will primarily increase heat stress and - if certain limits are exceeded enhance morbidity and mortality.
Higher temperatures also promote the spreading of bacteria, viruses and vectors. The
characteristic time pattern of various diseases may also be shifted. However, the high hygienic
standards maintained in Austria will be able to compensate for these changes.
Countries with a wealthy economy which are not very much affected by climate change will
undoubtedly attract refugees from less fortunate parts of the world, e.g. coastal and arid zones.
This certainly will cause not only economic but social and psychological problems as well.
Changes in the traditional way of life forced by new climatic conditions could also lead to
additional stress.
GREENHOUSE GAS EMISSIONS AND POSSIBLE RESPONSE STRATEGIES
EMISSIONS
In 1988, almost one half of the Austrian contribution to the anthropogenic greenhouse effect
was caused by CO2, little more than a quarter by methane, one fifth by chlorofluorocarbons and
halons, and only two hundreds by di-nitrogenoxide.
During the last few years no major trend in the emissions of CO 2 could be observed, whereas
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Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
the emissions of methane and di-nitrogenoxide showed an increase of 11% and 19%,
respectively. Emissions of chlorofluorocarbons including halons decreased by 20% , their
warming potential however dropped only by 5% as some of the banned, ozone destroying
compounds have been substituted by chlorofluorocarbons with higher greenhouse potential.
Austria has to participate in the world wide required reduction of greenhouse gas emissions. As
formulated by the Austrian government in accordance with the suggestions of the Toronto
conference the goal conceming CO2 is an emission reduction by 20% (based an the emissions
of 1988) until 2005.
There are no similar declarations concerning the other greenhouse gases. For the protection of
the stratospheric ozone layer, a ban an production and use of some chlorofluorocarbons was
issued in Austria. To prevent the substitution of the banned substances by other greenhouse
gases, legal measures are necessary.
RESPONSE STRATEGIES
There is a huge variety of possible source related (e.g. emission reducing) measures including
technological and technical operations, changes in management and organisation, up to changes
in the attitude, habits and behaviour of citizens. According to international agreements special
efforts should be made to increase the efficiency of energy consuming processes and to enforce
energy saving measures and low emission energy conversion processes.
The predicted climatic change in Austria will require measures in agriculture and forestry,
tourism, water supply, energy production and consumption, road construction and planning, etc.
A drastic example might be winter tourism in Austria, where major changes will be necessary.
However, the climatic change could quite well be of advantage for a different type of tourism.
The assessment of measures according to their relative effectiveness, side effects, costs,
timescale of realisation, suitability for political enforcement etc., is rather elaborate but
necessary. Many measures have, in addition to their primary effect of reducing the emission of
greenhouse gases, positive side effects which justify their realisation independent of their
contribution to climatic change (e.g. better outdoor air quality). But most of the measures have
also negative side effects requiring a comprehensive assessment of all possible consequences.
RESEARCH REQUIREMENTS
The international state of knowledge concerning the basics of climatic change shows substantial
deficiencies. Furthermore, the applicability of general findings to the specific Austrian situation
is limited. The lack of publications an this topic is a strong indication of extensive research
requirements. In the study presented, the important subject of chemical climate could not be
covered for lack of free research capacity among Austrian scientists.
Common to all fields is the lack of comprehensive knowledge about entire systems, although
often a large number of facts concerning small subsystems are already known. This does not
Anthropogene Klimaänderungen - Executive Summary
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necessarily exclude research requirements for some special fields.
This study shows clearly that at present multidisciplinary research necessary to cope with
subjects like climatic change is not a simple task. Scientific tradition in interdisciplinary work
and the infrastructure of research institutions in Austria are missing or not adequate. High
flexibility of the research administration will be needed to comply with the constantly changing
requirements of climatic change research. International cooperation is of increasing importance
and must be supported adequately. Besides financial problems, structural problems have to be
solved.
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